【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废液回收利用及安全处置领域，涉及工业固体废弃物有价元素回收及无害化处理，具体涉及一种高钙气化渣制备石膏晶须的方法。
技术介绍
1、煤气化渣是煤气化工艺产生的副产物之一，属于工业固体废弃物。目前煤气化渣以堆存存放为主，占用大量的土地空间同时存在土地和水源被污染的风险，因此，煤气化渣资源化利用技术开发迫在眉睫。
2、煤气化渣为高温水淬骤冷物，一般地，灰分中无机矿物以硅、铝为主，残炭含量高，比表面积大，具有较好的反应活性及火山灰活性等特点。目前，国内外对煤气化渣的资源化利用方向大致可分四个方面，主要包括：①建筑建材，如制备陶粒、水泥、混凝土、免烧砖、墙体材料等，是气化渣规模化消耗最直接的方式；②残碳利用，如提炭分质、循环掺烧、吸附材料等；③土壤改良材料，如用作土壤改良、水体修复、生态肥料等；④高值利用，如作催化剂载体、多孔材料、铝基材料、硅基材料等。因我国能源结构缺油多煤，煤气化成了煤深度加工的主要发展方式，是煤化工的主流方向，未来煤气化渣将成倍增长。随着煤气化渣产量的增加，其资源化利用压力倍增，面对这每年千万吨级的新增产量，必须与当地实际情况相结合，多种途径相结合，方可实现其资源化利用。
3、因煤气化渣具有较好的反应活性，近年来，利用煤气化渣提取有价元素生产化工产品，提高煤气化渣资源化利用价值成了研究热点。李艳欢等人在煤气化渣除杂富铝制备聚合氯化铝实验研究一文中报道了利用气化渣酸溶液制备了符合gb/t 22627品质的聚合氯化铝产品；伍琴等利用煤气化酸溶渣湿法提硅生产水玻璃，同时增加碱残渣炭含量
4、综上所述，煤气化渣高值化利用最主要方式之一是采用酸溶提取铝，碱溶法提硅元素并富集碱残渣中的炭。其中铝产品主要用于生产pac絮凝剂，但当煤气化渣中钙含量较高时，生产的pac难以满足gb/t22627标准要求，特别是生产固体产品时，严重影响产品中的铝含量，因此，酸溶液脱钙成了保障煤气化渣制备pac絮凝剂产品质量的重要措施。
5、当煤气化渣用于制备pac时，其酸溶物以盐酸盐形式存在于酸溶液中，此时在酸溶液中添加硫酸，钙将转换为难溶性二水硫酸钙，从而实现钙的脱除，当通过反应条件的优化控制，在脱钙的同时即可得到石膏晶须。
6、石膏晶须是一种集增强纤维和超细无机填料两者的优势于一体的纤维亚纳米材料，具体分为二水硫酸钙晶须、半水硫酸钙晶须和无水硫酸钙晶须，都具有高强度、高模量、高韧性、高绝缘性、抗化学腐蚀、易与聚合物复合等优良的理化性能，其由于优良的性能、极好的性能价格比，具有较广的应用领域和广阔的市场前景。目前，石膏晶须的制备主要是重结晶法，如利用化工副产物磷石膏水热法制备石膏晶须，利用化学沉淀法相对较少：马园园等人在氯化钙制备半水硫酸钙晶须的工艺研究一文中报道了以氯化钙和硫酸钠为主要原料，利用浓盐酸调节ph，选择不同的晶型助长剂，采用常压酸化法制备半水硫酸钙晶须。其长径比达到50；朱钰迪等人在采用硫酸钠制备硫酸钙晶须工艺研究一文中报道了以硫酸钠和氯化钙为原料合成二水硫酸钙前驱体，并进一步采用水热法制备半水硫酸钙晶须的工艺过程。确定了水热反应温度150℃、反应时间4h、固含量5％和初始ph＝3为较优工艺条件，制备出的半水硫酸钙晶须平均长径比可达50～60；王寿武等人在从化工废水制备高品质二水合硫酸钙晶须的研究一文中报道了以含有硫酸根离子的化工废水和钙盐制得的硫酸钙为原料，十六烷基硫酸钠为分散剂，氯化镁为晶型助长剂，用硫酸调节ph，采用水热法制备二水合硫酸钙晶须。在最佳反应温度为125℃、反应降温速度为30℃/30min，长径比可达80以上。
7、综上所述，目前未见利用煤气化渣酸溶液制备石膏晶须的报告，因此本专利技术利用二水石膏溶解度低的特点，结合酸溶液和一洗液钙离子浓度差异，通过滴加硫酸并调控反应条件，制备不同长径比石膏晶须，满足不同应用市场需求的同时实现酸溶液脱钙富铝，为制备pac絮凝剂创造条件。
技术实现思路
1、在利用煤气化渣进行多元素提取时，通常采用酸溶提铝，碱溶提硅进而富集残炭，当铝产品为pac絮凝剂时，酸溶时钙几乎全部转入液相，从而严重影响后续pac产品质量，故而脱钙是必要的措施。本专利技术针对高钙煤气化渣含钙高的特征，利用二水石膏溶解度低的特点，通过滴加硫酸使酸溶液中的钙离子转化为二水石膏，反应结束后自然降温陈化，再经过滤分离手段实现酸溶液脱钙，为了提高脱钙产品的附加值，本专利技术通过脱钙工艺参数优化控制，结合酸溶液和一洗液钙离子浓度差异，利用酸溶液中的铝、镁离子有利用石膏晶须纵向生长特点，制备不同长径比石膏晶须，或进一步脱水制备无水石膏晶须，满足不同市场需要。
2、本专利技术是通过如下技术方案来实现的：
3、一种高钙气化渣制备石膏晶须的方法，包含如下步骤：
4、(1)酸溶，将高钙气化渣干燥、粉磨后，在高钙气化渣在理论酸用量下，采用3-4：1的液固比以盐酸进行酸溶反应，反应结束后过滤，获得滤饼和酸溶液，将滤饼进行洗涤，得到一洗液；所述的高钙气化渣是指煤气化过程中产生的氧化钙含量≥10wt％，其余组份以氧化硅和氧化铝为主的煤气化渣。
5、(2)沉钙，在温度为60-80℃的条件下，分别向酸溶液和一洗液中滴加浓度为0.33-3.03mol/l的硫酸并控制滴加速度为400-800μl/min，滴加结束后酸溶液和一洗液中的钙离子转化为溶解度低的二水石膏；
6、(3)陈化，将获得的二水石膏在常温下陈化12-24h；陈化结束后得到陈化后的二水石膏；
7、(4)脱钙，将陈化后的二水石膏进行过滤并洗涤后得到二水石膏晶须和脱钙液；
8、(5)脱水，将获得的二水石膏晶须进一步脱水，即获得无水石膏晶须。
9、步骤(4)中由酸溶液制备的二水石膏晶须的长径比为10-80，长度为50-200μm；由一洗液制备的二水石膏晶须的长径比为150-200，长度为1800-2500μm。
10、步骤(1)中所述的盐酸的浓度32-35％。
11、步骤(1)中对滤饼进行洗涤的过程为循环洗涤，具体如下：采用工艺水和/或二洗液对滤饼进行第一次洗涤，洗涤后的液体为一洗液；采用工艺水和/或三洗液对第一次洗涤后的滤饼进行第二次洗涤，洗涤后的液体为二洗液；采用工艺水对对第二次洗涤后的滤饼进行第三次洗涤，洗涤后的液体为三洗液。首次洗涤时，采用工艺水进行第一次洗涤、第二次洗涤和第三次洗涤，洗涤后的液体分别为一洗液、二洗液和三洗液。后续洗涤过程中，二洗液替代第一次洗涤的工艺水，三洗液替代第二次洗涤的工艺水，如果二洗液和三洗液不足以完成洗涤，则补充部分工艺水。...
【技术保护点】
1.一种高钙气化渣制备石膏晶须的方法，其特征在于，包含如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高钙气化渣制备石膏晶须的方法，其特征在于，步骤（4）中由酸溶液制备的二水石膏晶须的长径比为10-80，长度为50-200μm；由一洗液制备的二水石膏晶须的长径比为150-200，长度为1800-2500μm。
3.根据权利要求1所述的一种高钙气化渣制备石膏晶须的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的盐酸的浓度32-35%。
4.根据权利要求1所述的一种高钙气化渣制备石膏晶须的方法，其特征在于，步骤（1）中对滤饼进行洗涤的过程如下：采用工艺水和/或二洗液对滤饼进行第一次洗涤，洗涤后的液体为一洗液；采用工艺水和/或三洗液对第一次洗涤后的滤饼进行第二次洗涤，洗涤后的液体为二洗液；采用工艺水对对第二次洗涤后的滤饼进行第三次洗涤，洗涤后的液体为三洗液。
5.根据权利要求1所述的一种高钙气化渣制备石膏晶须的方法，其特征在于，步骤（4）中获得的脱钙分为两种，分别为由一洗液获得的脱钙液和由酸溶液获得的脱钙液；由一洗液获得的脱钙液返回步骤（1）中与盐酸共同进行
6.根据权利要求1所述的一种高钙气化渣制备石膏晶须的方法，其特征在于，所述的高钙气化渣是指煤气化过程中产生的氧化钙含量≥10wt%，其余组份以氧化硅和氧化铝为主的煤气化渣。
...【技术特征摘要】
1.一种高钙气化渣制备石膏晶须的方法，其特征在于，包含如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高钙气化渣制备石膏晶须的方法，其特征在于，步骤（4）中由酸溶液制备的二水石膏晶须的长径比为10-80，长度为50-200μm；由一洗液制备的二水石膏晶须的长径比为150-200，长度为1800-2500μm。
3.根据权利要求1所述的一种高钙气化渣制备石膏晶须的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的盐酸的浓度32-35%。
4.根据权利要求1所述的一种高钙气化渣制备石膏晶须的方法，其特征在于，步骤（1）中对滤饼进行洗涤的过程如下：采用工艺水和/或二洗液对滤饼进行第一次洗涤，洗涤后的...
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